杭柏林,李杰,張慧輝,王倩倩,徐彥召,胡建和

（1.河南科技學(xué)院,河南新鄉(xiāng)453003；2.新鄉(xiāng)市畜產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測(cè)檢驗(yàn)中心,河南新鄉(xiāng)453003）

ALV-J感染雞骨髓細(xì)胞瘤中差異基因編碼蛋白的互作網(wǎng)絡(luò)分析

杭柏林1,李杰2,張慧輝1,王倩倩1,徐彥召1,胡建和1

（1.河南科技學(xué)院,河南新鄉(xiāng)453003；2.新鄉(xiāng)市畜產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測(cè)檢驗(yàn)中心,河南新鄉(xiāng)453003）

禽白血病病毒感染后可以引起宿主發(fā)生腫瘤.研究腫瘤組織中差異表達(dá)基因編碼蛋白的相互作用,對(duì)理解禽白血病病毒的致病機(jī)制具有重要意義.基于文獻(xiàn)中J亞群禽白血病病毒感染雞骨髓瘤組織中差異表達(dá)基因編碼蛋白進(jìn)行了網(wǎng)絡(luò)互作在線分析.結(jié)果表明：差異表達(dá)基因編碼蛋白之間存在著復(fù)雜的相互作用,其中SRC網(wǎng)絡(luò)、FYN網(wǎng)絡(luò)、MYC網(wǎng)絡(luò)和ERBB4網(wǎng)絡(luò)對(duì)J亞群禽白血病病毒的致瘤機(jī)制可能具有重要作用.

J亞群禽白血病病毒；致瘤機(jī)制；差異基因編碼蛋白；互作網(wǎng)絡(luò)

禽白血病（avian leukosis）是由禽白血病病毒（avian leukosis virus,ALV）引起的一種腫瘤性傳染病[1].根據(jù)血清中和特性、宿主范圍、干擾模式、囊膜糖蛋白的特性,將ALV分為10個(gè)亞群,即A-J[2].目前,J亞群ALV（ALV-J）在臨床生產(chǎn)中比較常見,導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失比較大,嚴(yán)重威脅我國(guó)肉雞、蛋雞、種雞和地方品系雞的生產(chǎn)[3].ALV-J可以導(dǎo)致淋巴細(xì)胞性白血病、成紅細(xì)胞性白血病、骨髓細(xì)胞瘤、骨石化癥、血管瘤等多種不同類型的腫瘤[1-3].骨髓細(xì)胞瘤是ALV-J所致的經(jīng)典腫瘤,但對(duì)ALV-J致骨髓細(xì)胞瘤的機(jī)制還不是很清楚.有研究者通過基因芯片[4]和抑制消減雜交[5]等技術(shù)探討了臨床ALV-J感染雞骨髓細(xì)胞瘤組織中基因表達(dá)變化,但沒有進(jìn)行差異基因編碼蛋白的網(wǎng)絡(luò)互作分析.因此,本研究通過蛋白相互作用在線分析軟件對(duì)這些差異基因編碼蛋白進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互作構(gòu)建,初步探討了ALV-J致骨髓細(xì)胞瘤的分子機(jī)制.

1 材料與方法

1.1 ALV-J感染雞的差異表達(dá)基因

本研究所用的380個(gè)差異表達(dá)基因提取自文獻(xiàn)[4-5],為臨床上ALV-J感染雞骨髓細(xì)胞瘤組織中的差異表達(dá)基因.

1.2 ALV-J感染雞差異基因編碼蛋白的互作網(wǎng)絡(luò)分析

將差異表達(dá)基因編碼蛋白的名稱按照要求輸入預(yù)測(cè)蛋白相互作用網(wǎng)絡(luò)工具String10（http：//string. embl.de）,選擇Gallus gallus數(shù)據(jù)庫(kù),綜合打分值設(shè)定為最高的0.9,進(jìn)行構(gòu)建差異表達(dá)基因編碼蛋白之間相互作用網(wǎng)絡(luò).

2 結(jié)果與分析

2.1 差異基因編碼蛋白的互作網(wǎng)絡(luò)

通過String工具的分析,去掉Uncharacterized protein和系統(tǒng)中不存在的蛋白,共有246個(gè)差異基因被識(shí)別,這些被識(shí)別的蛋白相互之間作用網(wǎng)絡(luò)如圖1所示.

圖1 ALV-J所致骨髓細(xì)胞瘤差異基因編碼蛋白的互作網(wǎng)絡(luò)Fig.1 Interaction network ofproteins coded bydifferentiallyexpressed genes in myelocytoma caused byALV-J

由圖1可知,除去孤立的節(jié)點(diǎn)和2個(gè)部分節(jié)點(diǎn)之間的渙散連接外,其他基因編碼蛋白之間存在著相互作用,構(gòu)成一個(gè)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的多中心互作網(wǎng)絡(luò),將其稱之為主網(wǎng)絡(luò).根據(jù)圖1,可以人為地將主網(wǎng)絡(luò)分為3個(gè)子網(wǎng)絡(luò),其中圖1右方的子網(wǎng)絡(luò)最大,含有的差異基因編碼蛋白數(shù)量最多,這個(gè)大的子網(wǎng)絡(luò)也是由許多小網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成.3個(gè)子網(wǎng)絡(luò)之間通過幾個(gè)差異基因編碼蛋白進(jìn)行相互聯(lián)系,最大子網(wǎng)絡(luò)僅通過1個(gè)差異基因編碼蛋白與其他子網(wǎng)絡(luò)之間發(fā)生聯(lián)系.

2.2 關(guān)鍵蛋白分子的互作網(wǎng)絡(luò)

在差異基因編碼蛋白的互作網(wǎng)絡(luò)中,某些蛋白可以與其他許多蛋白之間發(fā)生相互作用,將這些蛋白稱之為關(guān)鍵蛋白分子.也有些蛋白相互之間沒有檢測(cè)到相互關(guān)聯(lián)作用,可能這些蛋白之間沒有相互作用,或者是這些蛋白之間的相互作用很弱沒被發(fā)現(xiàn),也可能是因?yàn)榇蚍种灯?主要選擇SRC、FYN、MYC和ERBB4分子進(jìn)行String分析,結(jié)果如圖2所示.

圖2 部分關(guān)鍵蛋白分子的String互作網(wǎng)絡(luò)Fig.2 Stringanalysis ofpartial keyproteins coded bydifferentiallyexpressed genes

由圖2可知,有41個(gè)差異表達(dá)基因編碼蛋白與SRC發(fā)生相互作用,形成SRC網(wǎng)絡(luò)（圖2-a）；有14個(gè)差異表達(dá)基因編碼蛋白與FYN發(fā)生相互作用,形成FYN網(wǎng)絡(luò)（圖2-b）；有6個(gè)差異表達(dá)基因編碼蛋白與MYC發(fā)生相互作用,形成MYC網(wǎng)絡(luò)（圖2-c）；有16個(gè)差異表達(dá)基因編碼蛋白與ERBB4發(fā)生相互作用,形成ERBB4網(wǎng)絡(luò)（圖2-d）.

3 結(jié)論與討論

宿主細(xì)胞中存在的原癌基因c-Src編碼的c-Src蛋白的紊亂是許多腫瘤（如結(jié)腸癌、上皮細(xì)胞癌、乳癌等）發(fā)生的重要原因[6].c-Src能酪氨酸磷酸化STAT3,增強(qiáng)DNA與STAT3的親和力.STAT3是JAK-SATA信號(hào)通路中的重要分子.而JAK-STAT通路在ALV-J感染中是被激活的[4,7].因此,可以推測(cè)ALV-J感染后,激活c-Src,通過JAK-STAT通路發(fā)揮一定的致病作用.與c-Src相互作用網(wǎng)絡(luò)中有Shc1、AKT和PI3K等分子.而Src-Shc-PI3K通路在正常宿主細(xì)胞中有重要的生理作用.而PI3K-AKT通路在ALV-J和ALV-A的感染早期具有重要作用[8].因此,Src-Shc-PI3K-AKT通路在ALV-J的致腫瘤過程中有著一定的作用.與c-Src相互作用的分子還有很多,這些相互作用分子可能通過多種不同的途徑發(fā)揮了致病致瘤作用.

Fyn是Src家族的成員之一,在調(diào)控細(xì)胞分化與增殖方面起決定作用.Fyn在人的腦腫瘤和頭頸部腫瘤中高量表達(dá),并參與腫瘤細(xì)胞的侵襲轉(zhuǎn)移[9],在人食管鱗狀細(xì)胞癌中呈高量表達(dá)[10].與Fyn相互作用的網(wǎng)絡(luò)中有Shc1、PI3K、STAT5等分子.因此,在ALV-J感染致病過程中,Fyn-Shc-PI3K-AKT通路亦可能發(fā)揮了一定的致病作用.

原癌基因家族Myc由c-Myc、n-Myc和l-Myc組成.c-Myc的過量表達(dá)與白血病、肺癌、乳腺癌和前列腺癌等人類惡性腫瘤有關(guān)[11].c-Myc可以使原代細(xì)胞獲得不死性,使其具有無(wú)限生長(zhǎng)的能力.許多ALV毒株如MC29、MH2和BAI-AMV引起的髓細(xì)胞瘤、成紅細(xì)胞性白血病均與Myc有關(guān)[1-3].與Myc相互作用的網(wǎng)絡(luò)中有BCL2和TERT等分子.BCL2分子可以阻斷細(xì)胞凋亡[12].c-Myc可以直接激活TERT轉(zhuǎn)錄子[13].而ALV感染可以使TERT過表達(dá)[14].因此,c-Myc-TERT/BCL2的相互作用在ALV-J致瘤過程中發(fā)揮了一定的作用.

ERBB家族屬于受體酪氨酸激酶家族,包括EGFR、ERBB2、ERBB3和ERBB4.ERBB家族可激活的下游信號(hào)通路包括MAPK、STAT和PI3K等,從而引發(fā)細(xì)胞增殖失控、凋亡抵抗等惡性腫瘤細(xì)胞的行為[15]. ERBB4在胃癌、乳腺癌、食管癌、結(jié)腸癌等多種腫瘤中高量表達(dá)[16].與ERBB4相互作用的網(wǎng)絡(luò)中有PI3K、STAT1、STAT3和STAT5等分子.而PI3K、STAT1、STAT3和STAT5等分子均和ALV-J的感染與致病有密切關(guān)系.因此,ERBB4互作網(wǎng)絡(luò)在ALV-J致瘤過程中具有一定的作用.

腫瘤的發(fā)生與遷移是多因素相互作用的結(jié)果,其中涉及到很多的基因之間、蛋白之間和基因與蛋白之間的相互作用,是一個(gè)多基因多蛋白參與的復(fù)雜過程.通過對(duì)差異表達(dá)基因編碼蛋白互作網(wǎng)絡(luò)的分析,可以初步理解腫瘤的發(fā)生發(fā)展機(jī)制.本研究對(duì)ALV-J所致的骨髓細(xì)胞瘤組織中差異表達(dá)基因編碼蛋白的互作網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了初步分析,為理解ALV-J的致瘤分子機(jī)制提供了一些參考,深入研究這些蛋白之間的互作對(duì)禽白血病的防控具有重要意義.

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（責(zé)任編輯：盧奇）

Analysis of the interaction network between proteins coded by differentially expressed genes in myelocytoma of chickens infected by avian leukosis virus subgroup J

HANG Bolin1,LI Jie2,ZHANG Huihui1,WANG Qianqian1,XU Yanzhao1,HU Jianhe1
（1.Henan Institute ofScience and Technology,Xinxiang453003,China；2.XinxiangCenter ofMonitor and Inspection for QualityofLivestock Production,Xinxiang453003,China）

Avian leukosis virus can cause tumors in infected host.Research on interaction of proteins coded by differentially expressed genes in tumors is important for understanding the pathogenic mechanism of avian leukosis virus.Interaction network of proteins coded by differentially expressed genes in myelocytoma of chickens caused by avian leukosis virus subgroup J from references was analyzed with tools on line.The results showed that proteins coded by differentially expressed genes have comprehensive interaction network.The SRC network,FYN network,MYC network and ERBB4 network in interaction network may play important roles for the pathogenic mechanism of avian leukosis virus subgroup J.

avian leukosis virus subgroup J；tumorigenic mechanism；proteins coded by differentially expressed genes；interaction network

S852.65

A

1008-7516（2016）03-0039-04

10.3969/j.issn.1008-7516.2016.03.009

2016-03-31

河南科技學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（2013CX047）；河南科技學(xué)院高層次人才啟動(dòng)項(xiàng)目（2014020）

杭柏林（1978―）,男,江蘇海安人,博士,講師.主要從事動(dòng)物病原與新獸藥的研究.

張慧輝（1970―）,女,河南平頂山人,碩士,副教授.主要從事動(dòng)物疫病防治研究.